胡 燦，王旭峰，陳學(xué)庚，湯修映，趙 巖，嚴(yán)昌榮

新疆農(nóng)田殘膜污染現(xiàn)狀及防控策略

胡 燦1,2，王旭峰2，陳學(xué)庚3※，湯修映1，趙 巖3，嚴(yán)昌榮4

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083；2. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，阿拉爾 843300；3. 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，石河子 832000；4. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

塑料污染是全球性的難點(diǎn)問(wèn)題，殘膜污染是塑料污染在農(nóng)田的表現(xiàn)形式。新疆是中國(guó)重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，覆膜種植總面積達(dá)347.8萬(wàn)hm2，年地膜投入量超過(guò)20萬(wàn)t ，是全國(guó)殘膜污染最為嚴(yán)重區(qū)域，具有代表性。總結(jié)新疆農(nóng)田殘膜污染的特點(diǎn)、綜合治理現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題對(duì)全國(guó)農(nóng)田殘膜污染的治理有較大的借鑒作用。該文應(yīng)用文獻(xiàn)檢索歸納、信息查閱以及田野調(diào)查等研究方法，對(duì)新疆農(nóng)田殘膜殘留區(qū)域分布特點(diǎn)與殘膜在土壤中的空間分布特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)歸納；分析了地膜投入成本、地膜力學(xué)性能以及回收因素等殘膜產(chǎn)生成因；對(duì)近年來(lái)農(nóng)田殘膜污染綜合治理技術(shù)進(jìn)行了梳理，總結(jié)了農(nóng)藝防治、可降解地膜、多種回收組合模式以及機(jī)械化回收等4大類綜合治理技術(shù)。最后，探討了目前殘膜污染綜合治理中存在的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合綜合治理、殘膜機(jī)械化回收、系統(tǒng)性農(nóng)藝措施以及監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等問(wèn)題，分析了完善殘膜污染治理法規(guī)、把握農(nóng)機(jī)-農(nóng)藝-農(nóng)膜相結(jié)合理念、加大耕層殘膜的分級(jí)治理、研究新型地膜技術(shù)以及創(chuàng)新地膜應(yīng)用栽培模式等污染防控策略。研究表明：現(xiàn)階段PE地膜仍是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要應(yīng)用方式，開(kāi)發(fā)新型地膜與可降解地膜，實(shí)現(xiàn)PE地膜的完全替代是未來(lái)的研究目標(biāo)；新疆農(nóng)田殘膜污染治理應(yīng)堅(jiān)持“遏制增量，減少存量”的方針，加大地膜的機(jī)械化回收，規(guī)范農(nóng)用地膜的使用與回收再利用，優(yōu)化種植模式，建立殘膜污染治理的可循環(huán)模式，以期對(duì)典型區(qū)農(nóng)田殘膜污染綜合治理提供借鑒參考與解決思路。

地膜；回收；污染；綜合治理；防控策略

0 引 言

新疆地理環(huán)境獨(dú)特[1]，屬溫帶大陸性氣候，遠(yuǎn)離海洋，春季寒冷，降雨量較低，晝夜溫差大，日光充足，適宜棉花、花生、辣椒、紅棗類果品等農(nóng)作物生長(zhǎng)，是中國(guó)優(yōu)質(zhì)棉花、特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地[2]。農(nóng)田采用地膜覆蓋栽培技術(shù)能增溫保墑和節(jié)水，降低0～30 cm土壤耕作層的鹽堿度，還能抑制田間雜草生長(zhǎng)，極大地增加了作物產(chǎn)量，給農(nóng)戶帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)收益[3]。中國(guó)自20世紀(jì)70年代引入地膜技術(shù)以來(lái)，已在北方地區(qū)得到了迅速推廣[4]，1994年已經(jīng)發(fā)展到覆膜種植農(nóng)田達(dá)530多萬(wàn)hm2[5-6]。目前中國(guó)地膜覆蓋種植面積超過(guò)2 000萬(wàn)hm2，地膜年使用量超過(guò)150萬(wàn)t，占世界年地膜使用總量的90%左右[7]。新疆是中國(guó)主要覆膜種植區(qū)[8]，主要作物以棉花、玉米、辣椒等作物為主[9-10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年新疆農(nóng)作物總播種面積為612.6萬(wàn)hm2，覆膜種植總面積約為347.8萬(wàn)hm2，其中棉花覆膜種植面積249.1萬(wàn)hm2[11-12]。在新疆，農(nóng)用地膜和種子、化肥、農(nóng)藥等成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的生產(chǎn)資料。按農(nóng)藝要求不同作物有不同的覆膜量，一般在87～94.5 kg/hm2之間，全年新疆農(nóng)田地膜投入量超過(guò)20萬(wàn)t[13]。然而，由于對(duì)殘膜污染問(wèn)題的忽視，經(jīng)過(guò)近40 a的覆膜種植[14-15]，地膜未能有效完全回收，導(dǎo)致部分地膜殘留在農(nóng)田土壤層中，經(jīng)碎化形成了地膜碎片，簡(jiǎn)稱為殘膜[16]。有學(xué)者將歷年未能回收干凈、長(zhǎng)期殘留在土壤中的殘膜稱為耕層殘膜[17]，將當(dāng)年覆蓋地膜稱為當(dāng)季地膜。殘膜是一種PE材料，長(zhǎng)期存在于土壤中，難以降解，大量的殘膜殘留改變了土壤物理結(jié)構(gòu)[18]，引起了土壤殘膜污染的一系列問(wèn)題[19-20]。

新疆地區(qū)為干旱性綠洲農(nóng)業(yè)，地膜應(yīng)用具有較高價(jià)值，但是長(zhǎng)期覆膜作業(yè)引起的農(nóng)田殘膜污染問(wèn)題也日益突出[21]，備受人們廣泛關(guān)注。新疆農(nóng)田大量采用覆膜種植[22]，是全國(guó)殘膜污染最為嚴(yán)重區(qū)域[23]，也最具有代表性?？偨Y(jié)新疆農(nóng)田殘膜污染的特點(diǎn)、綜合治理現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題對(duì)農(nóng)田殘膜污染的治理有較大的借鑒作用。

趙巖等對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外殘膜回收機(jī)械的種類與技術(shù)裝備進(jìn)行了總結(jié)性梳理[24]，針對(duì)中國(guó)農(nóng)田殘膜污染的機(jī)械化回收，總結(jié)了播前、苗期與秋后3大類作業(yè)機(jī)械的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)類型，并提出了新型機(jī)械化發(fā)展的技術(shù)措施。然而，殘膜污染的防治是一個(gè)系統(tǒng)工程，是農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、種植模式優(yōu)化、地膜材料創(chuàng)新等多學(xué)科的技術(shù)綜合過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，本文結(jié)合新疆區(qū)域調(diào)查收集現(xiàn)有的污染數(shù)據(jù)，綜述性總結(jié)新疆殘膜污染治理方法，得出新疆農(nóng)田殘膜污染的區(qū)域分布特點(diǎn)，分析提煉殘膜污染中存在的問(wèn)題，探索性的提出新疆殘膜污染防控策略，為行政主管部門制定政策提供依據(jù)，為相關(guān)研究人員提供研究參考，以期對(duì)殘膜污染的治理提供新思路。

1 新疆農(nóng)田殘膜污染特點(diǎn)

1.1 農(nóng)田殘膜殘留量污染現(xiàn)狀

殘膜殘留量是農(nóng)田殘膜污染的最主要衡量指標(biāo)，反映了該區(qū)域長(zhǎng)期覆膜種植下土壤中的殘膜量化值[25]。殘膜殘留量與地膜質(zhì)量、覆膜標(biāo)準(zhǔn)、回收方式、種植模式、耕作等因素密切相關(guān)。其中，地膜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是影響地膜回收、覆蓋等最重要的因素。2015年新疆自治區(qū)發(fā)布了用于殘膜污染防治的農(nóng)用覆蓋地膜標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定統(tǒng)一使用厚度大于0.01 mm，耐候期大于180 d，產(chǎn)品的其他指標(biāo)符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的聚乙烯吹塑農(nóng)田地面覆蓋地膜[26-27]。對(duì)比此前的農(nóng)用地膜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[28]，2017年正式更新了農(nóng)用覆蓋地膜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[29]。2014—2018年期間塔里木大學(xué)殘膜污染綜合治理研究團(tuán)隊(duì)對(duì)新疆長(zhǎng)期覆膜典型區(qū)農(nóng)田殘膜污染進(jìn)行了取樣調(diào)查[30-31]。圖1所示為農(nóng)田地表可見(jiàn)的殘膜污染情況。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，新疆農(nóng)田平均地膜殘留量約為206.46 kg/hm2[32]，其中，石河子區(qū)域、阿克蘇、博州、塔城、昌吉州、哈密、喀什等區(qū)域均屬于污染嚴(yán)重區(qū)域，殘膜殘留量均值>275.63 kg/hm2。對(duì)比農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 25413—2010）農(nóng)田地膜殘留量限值為75 kg/hm2，新疆農(nóng)田地膜殘留量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了該限值標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)昌榮等[33-34]對(duì)石河子農(nóng)場(chǎng)等典型區(qū)域農(nóng)田殘膜污染特點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，得出了相近的殘膜污染數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)污染進(jìn)行等級(jí)劃分的要求。

圖1 新疆農(nóng)田殘膜污染情況

1.2 殘膜在土壤層的空間污染分布特點(diǎn)

1）殘膜空間分布特點(diǎn)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，殘膜主要集中在0～30 cm土壤中，呈現(xiàn)層狀空間分布特點(diǎn)，按耕作結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)3層分布，即地表、0～12、>12～30 cm耕層分布。其中，地表和深層土壤中的殘膜殘留量較少[35]，地表殘膜約占總耕作層殘膜量的6%～8.33%；0～12 cm土層中殘留量最高，約占?xì)埩艨偭?3.99%～68%；>12～30 cm約占?xì)埩艨偭?6%～37.68%；不同覆膜年限棉田中的殘膜殘留量分布特點(diǎn)基本一致，隨著覆膜年限的增加，棉田土壤耕層殘留量也在逐年上升，這與深耕、旋耕等耕作模式相關(guān)。

2）殘膜面積大小分布特點(diǎn)

土壤中殘膜大小（圖2a）可以劃分為0～4、>4～25、>25 cm2等3種面積類型。其中，>4～25 cm2約占?xì)埬っ娣e的78.6%，>25 cm2的殘膜面積約占19.6%，這3種面積的殘膜數(shù)量大致以1∶7∶2分布在土壤中。人為因素（如旋耕）、自然因素（如棉田光溫水氣熱等）和地膜質(zhì)量（如厚度、力學(xué)性能指標(biāo)等）均會(huì)增加殘膜破碎度，使0～4 cm2的地膜數(shù)量及所占相應(yīng)增加，隨著覆膜年限的增長(zhǎng)，殘膜在土壤中的數(shù)量逐漸增加，但殘膜面積大小整體分布比例沒(méi)有改變。地膜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，厚度與力學(xué)性能密切相關(guān)，相同的地膜材料下，地膜厚度越小，殘膜破碎度越大。

圖2 殘膜大小與形態(tài)分布特點(diǎn)

3）殘膜形態(tài)分布特點(diǎn)

殘膜在土壤中的形態(tài)分布特點(diǎn)是衡量殘膜污染程度的另一個(gè)重要指標(biāo)[36]。由于自然和人為耕作等因素的影響，地膜呈現(xiàn)出不同形態(tài)分布，主要有片狀、棒狀、圈縮狀、球狀等，它們以傾斜、垂直、水平等不規(guī)則狀態(tài)存在于土壤之中（圖2b），破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響耕作質(zhì)量。

2 殘膜污染問(wèn)題由來(lái)以及對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境影響

2.1 殘膜污染問(wèn)題的由來(lái)

自20世紀(jì)中葉，塑料工業(yè)得到了快速發(fā)展，地膜技術(shù)具備了發(fā)明的條件[37]。日本于1948年開(kāi)始研究并應(yīng)用地膜技術(shù)，探索農(nóng)業(yè)覆膜種植的可能性[38]。至20世紀(jì)70 年代，日本約120萬(wàn)hm2的旱田作物均已采用了覆膜種植，地膜覆蓋栽培技術(shù)得到了全面應(yīng)用[39-41]。日本在農(nóng)用地膜的管理上制定了嚴(yán)格的地膜應(yīng)用法律，地膜使用后必須全部回收再利用，使地膜應(yīng)用取得了良好效果[42-43]。美國(guó)率先引用黑色地膜進(jìn)行覆膜種植[44-47]，歐洲國(guó)家先后引進(jìn)了地膜技術(shù)并獲得較好的應(yīng)用[48-49]。由于氣候條件允許，歐美國(guó)家一般采用厚膜覆蓋，地膜厚度一般為0.012～0.015 mm[50]；這種地膜在使用當(dāng)年后，仍具有較好的力學(xué)性能，方便機(jī)械化回收[51]。由于大量采用厚膜覆蓋，地膜抗拉強(qiáng)度和抗破損方面具有較好的力學(xué)性能，殘膜回收裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)難度較低[52-54]。然而，受作業(yè)成本等因素影響，這類厚膜覆蓋種植在中國(guó)推廣應(yīng)用較少[55-56]。

20世紀(jì)70年代，中國(guó)首次從日本引進(jìn)地膜覆蓋栽培技術(shù)[57-59]，在東北寒冷地區(qū)推廣應(yīng)用了覆膜播種作業(yè)模式，提高了地溫，作物的生長(zhǎng)周期增大，增產(chǎn)約30%。1980年，新疆兵團(tuán)第八師石河子開(kāi)始應(yīng)用了地膜覆蓋栽培技術(shù)[60]。地膜的增溫保墑作用在新疆得到了極大的發(fā)揮，由于水資源缺乏，地膜覆蓋栽培技術(shù)獲得了快速推廣應(yīng)用，農(nóng)作物產(chǎn)量大大增加，極大緩解了糧食問(wèn)題。為了節(jié)約農(nóng)作物生產(chǎn)成本[61]，2000年以前，農(nóng)用地膜厚度規(guī)格為0.006 mm左右，2000至2014年間，棉田地膜使用厚度規(guī)格為0.008 mm左右，地膜寬度主要為1.4和2.05 m。這類農(nóng)用地膜力學(xué)性能較低[62-63]，經(jīng)過(guò)耕作期后破損嚴(yán)重，難以回收再利用，形成了碎膜[64-65]。地膜是一種聚氯乙烯材料，在自然條件下極難降解[66]，殘留在田間的碎膜不及時(shí)清除，將長(zhǎng)期殘留在土壤中[67]，殘留量逐年增加，造成農(nóng)田土壤環(huán)境的嚴(yán)重污染，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

2.2 殘膜污染對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的影響

2.2.1 影響土壤結(jié)構(gòu)，改變水肥運(yùn)移，影響作物生長(zhǎng)

新疆農(nóng)田耕作層一般為0～30 cm，經(jīng)過(guò)常年春耕播種作業(yè)，多年累積的殘膜以條狀、片狀、棒狀、圈縮狀、球狀分布于土壤耕作層，影響了土壤的物理結(jié)構(gòu)[68]。Dong等[69]設(shè)置了不同的殘膜量密度，進(jìn)行了極限條件下的殘膜量對(duì)新疆棉花生長(zhǎng)影響的試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)殘膜量密度為500 kg/hm2以上時(shí)，對(duì)棉花的成苗率、早熟度以及產(chǎn)量有顯著影響，如表1所示。當(dāng)殘膜量密度為1 000 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量從5 842.9 kg/hm2下降至5 052.6 kg/hm2，減產(chǎn)13.5%。程桂蓀等[70]1991年提出4 cm×4 cm以上大小的殘膜碎片對(duì)作物苗期生長(zhǎng)有阻礙影響，殘膜碎片大于4cm2時(shí)，影響直根作物的根系生長(zhǎng)，當(dāng)土壤中殘膜與根系相遇時(shí)，直根發(fā)生彎曲變形。研究也表明[71-72]，殘膜殘留使作物春耕播種發(fā)芽后，難以及時(shí)吸取到充足的養(yǎng)份，最大可降低作物11.2%的出苗率。殘膜在0～30 cm土層分布對(duì)土壤水肥運(yùn)移有顯著干擾影響，張建軍等[73]進(jìn)行了殘膜對(duì)玉米生育影響試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)殘膜殘留量達(dá)到67.5 kg/hm2以上時(shí)，玉米地土壤密度可降低至11.7%，使水分運(yùn)移速度減小，玉米產(chǎn)量降低4.8%～11.3%。

2.2.2 影響農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作

農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作時(shí)，零部件極易和殘膜、殘茬發(fā)生纏繞，極大影響作業(yè)性能[74]。例如耕地作業(yè)時(shí)，殘膜碎片對(duì)犁體高速作業(yè)產(chǎn)生阻力，增加拖拉機(jī)損耗，影響犁體翻垡土壤的耕作質(zhì)量。在新疆地區(qū)，農(nóng)田土壤中殘膜殘留量累積達(dá)到20 kg/hm2以上時(shí)，必須將耕作層調(diào)整，實(shí)施深耕（40 cm以上）作業(yè)以避免耕層殘膜的影響?？傊?，殘膜纏繞問(wèn)題嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)速度與質(zhì)量[75]。新疆農(nóng)田耕作深度為30 cm，大量的殘膜分布于0～30 cm土壤層中，犁地與耙地時(shí)殘膜容易纏繞犁頭或圓盤(pán)，增加犁體阻力，影響機(jī)具使用壽命。圖3a所示為新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師16團(tuán)農(nóng)田五鏵犁作業(yè)時(shí)犁頭與殘膜纏繞情況。圖3b為圓盤(pán)耙整地時(shí)殘膜與機(jī)具纏繞情況。

表1 不同殘膜量密度對(duì)棉花生長(zhǎng)的影響

a. 犁頭與殘膜纏繞b. 耙地機(jī)與殘膜纏繞 a. Plough and residual plastic film windingb. Harrow machine and residual plastic film winding

2.2.3 農(nóng)田微塑料的危害影響

國(guó)際上對(duì)微塑料的定義主要是指直徑小于1 mm的塑料制品顆粒[76]。有文獻(xiàn)認(rèn)為農(nóng)田地膜的使用可產(chǎn)生微塑料[77-78]，土壤中微塑料顆粒主要來(lái)源于地膜覆蓋、水肥灌溉、農(nóng)藥殘留、大氣沉降等[79-80]。2012年，德國(guó)人Rillig[81]首先發(fā)現(xiàn)了土壤中微塑料的存在；EeLing Ng等[82]認(rèn)為微塑料的主要來(lái)源是農(nóng)用地膜與溫室材料的不斷光解過(guò)程，形成的微米甚至納米級(jí)微塑料；國(guó)內(nèi)學(xué)者朱永官等[83]也率先在中文期刊上發(fā)表了這一觀點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，高密度聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等高分子材料的老化是形成微塑料吸附的主要原因[84-85]。相比較肉眼可見(jiàn)碎膜，農(nóng)田中微塑料能產(chǎn)生更大的潛在危害。

殘膜碎片經(jīng)過(guò)耕種，較多地殘留于地表草根、草葉處，極易被各類食草類動(dòng)物食用，引發(fā)動(dòng)物的毒害性與生態(tài)食物鏈反應(yīng)[86]。特別是當(dāng)較小顆粒狀農(nóng)用地膜碎化后，形成微塑料存在于土壤中，微塑料經(jīng)過(guò)不斷碎化，最小直徑可至微米、納米級(jí)別，土壤中動(dòng)物如蚯蚓、蟲(chóng)類等取食后，體內(nèi)殘留的微塑料極易引發(fā)鳥(niǎo)類、土壤中動(dòng)物的病毒性傷害，存在潛在的健康影響風(fēng)險(xiǎn)，引起更多食品安全鏈問(wèn)題。1項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明[87]，微米級(jí)別的微塑料在長(zhǎng)期覆膜種植土壤中的密度為0.87個(gè)/g，在蚯蚓糞中密度為14.8個(gè)/g，在雞糞中密度為129.8個(gè)/g。另外，殘膜碎片混雜于作物秸稈中，極易被反芻類動(dòng)物所食用，引起養(yǎng)殖家畜的疾病增加了秸稈飼料化回收利用的難度。

新疆農(nóng)田長(zhǎng)期采用覆膜栽培模式，殘膜在風(fēng)化作用下，通過(guò)與農(nóng)業(yè)機(jī)械相互作用，存在微塑料的潛在性。另外，部分光降解地膜也是微塑料的主要來(lái)源。微塑料通過(guò)與土壤結(jié)合，可能產(chǎn)生更大的潛在性污染或未知污染危害。

3 新疆殘膜污染綜合治理技術(shù)現(xiàn)狀

殘膜污染綜合治理技術(shù)主要有農(nóng)藝防治、生物可降解膜、多種回收組合模式以及機(jī)械化回收等4大類技術(shù)方案[91]。

3.1 農(nóng)藝防治技術(shù)

從農(nóng)藝角度綜合考慮地膜覆蓋技術(shù)能有效解決特定作物殘膜污染問(wèn)題[92]。作物栽培方面，針對(duì)新疆不同區(qū)域、不同作物類型開(kāi)展了無(wú)膜種植技術(shù)研究，在水資源較好農(nóng)業(yè)種植區(qū)域，如伊犁農(nóng)業(yè)種植區(qū)域以油菜、玉米、小麥、水稻等作物進(jìn)行無(wú)膜覆蓋種植；對(duì)棉花作物采用在頭水前，提前回收地膜的適時(shí)揭膜技術(shù)，秋后加強(qiáng)對(duì)地膜的整膜回收，減少殘膜的年累積量；經(jīng)濟(jì)作物如油葵、籽瓜等作物采用降解膜應(yīng)用技術(shù)。種植技術(shù)上，創(chuàng)新作物株行距配置，以選擇合理寬度的地膜，通過(guò)合理的單位面積覆膜比例降低地膜的殘留。此外，農(nóng)藝措施還應(yīng)當(dāng)考慮適宜的地膜厚度，以利于地膜回收，減少地膜殘留。

3.2 可降解地膜技術(shù)

可降解地膜替代PE地膜是技術(shù)發(fā)展的最終趨勢(shì)[93]。目前，新疆地區(qū)可降解膜處于推廣試驗(yàn)階段，主要以光-生物可降解地膜、全生物可降解地膜的研發(fā)與應(yīng)用示范為主。何文清等[94-95]在石河子地區(qū)的可降解膜應(yīng)用試驗(yàn)表明，降解膜在可降解性上表現(xiàn)較好，但在地膜本身功能的穩(wěn)定性欠缺，與普通可應(yīng)用地膜相比較，不同型號(hào)的降解地膜對(duì)作物產(chǎn)量有明顯影響。鄔強(qiáng)等[96]評(píng)價(jià)了PBAT（poly butyleneadipate-co-terephthalate，聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯）完全生物可降解地膜對(duì)棉田土壤環(huán)境以及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，與普通PE地膜相比，完全生物可降解地膜棉花生長(zhǎng)前期保水效果相同。但與PE地膜相比，這種可降解地膜在棉花生長(zhǎng)中后期保水效果顯著降低了3%，減產(chǎn)2.89%，且完全生物可降解地膜的經(jīng)濟(jì)性仍有較大差距，現(xiàn)階段難以替代普通PE地膜。吳鳳全等[97]在南疆棉田對(duì)市場(chǎng)上多種可降解地膜進(jìn)行了田間試驗(yàn)評(píng)價(jià)，認(rèn)為現(xiàn)階段可降解地膜在增溫、降解周期上仍與PE地膜有一定差距，難以完全替代。何文清等[98]綜述了全生物降解地膜的研究現(xiàn)狀，得出全生物降解地膜將是未來(lái)農(nóng)用地膜的熱點(diǎn)方向。嚴(yán)昌榮等[99]對(duì)新疆區(qū)域進(jìn)行了多種可降解地膜應(yīng)用評(píng)價(jià)試驗(yàn)，認(rèn)為新疆區(qū)域內(nèi)加工番茄、籽瓜、油葵等高附加值作物適宜采用可降解地膜替代，但對(duì)于棉花等作物，現(xiàn)階段仍以覆蓋PE地膜為主。

綜合研究成果，可降解地膜仍存在4個(gè)方面的主要原因無(wú)法完全替代PE地膜。1）降解時(shí)間無(wú)法準(zhǔn)確保證，一個(gè)生育周期內(nèi)出現(xiàn)降解過(guò)早，影響作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量；2）增溫效果與PE地膜仍有較大差距；3）可降解地膜經(jīng)濟(jì)成本較高，推廣難度大；4）可降解地膜材料特性與農(nóng)業(yè)機(jī)械配套問(wèn)題尚待解決。例如，在覆膜播種時(shí)，可降解地膜延展力學(xué)特性與播種機(jī)旋播器鴨嘴部件最優(yōu)穿透力之間的配置問(wèn)題，導(dǎo)致播種環(huán)節(jié)頻繁出現(xiàn)旋播器鴨嘴部件打不穿可降解地膜，使種子播在膜上或漏種，產(chǎn)生二次補(bǔ)種，增加成本，影響可降解地膜的應(yīng)用推廣。新疆農(nóng)田日光充足，對(duì)地膜的風(fēng)化作用大，尤其是存在南北疆氣候差異，南疆日照條件更好，膜的降解能力更快。因此，可降解地膜應(yīng)根據(jù)新疆區(qū)域特點(diǎn)研制，以適應(yīng)新疆農(nóng)田環(huán)境需求。

3.3 地膜回收組合模式

結(jié)合多年的殘膜污染綜合治理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)新疆各地區(qū)域特征和覆膜作物種類不同，總結(jié)了4種地膜回收組合模式[100-101]。

1）作物生長(zhǎng)期人工+機(jī)械配合適時(shí)揭膜回收模式

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)部分師團(tuán)采取了棉花生長(zhǎng)期適時(shí)揭膜的模式，取得了較好的效果。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師采取了棉花收獲前適時(shí)人工揭膜辦法，在每年6月初（頭水前），用簡(jiǎn)單機(jī)械劃膜器將邊膜分離，人工揭去邊膜，8月初利用機(jī)械或人工進(jìn)行中間膜揭膜，收獲前清理干凈田間殘膜后方可進(jìn)行機(jī)采棉作業(yè)，保證當(dāng)年膜回收率達(dá)95%以上。且回收后的殘膜干凈可加工再利用，農(nóng)戶把殘膜交至回收點(diǎn)，回收價(jià)每公頃約225元左右，但目前這種方式一是回收期短，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；二是為了保證土壤墑度，對(duì)于水資源缺乏的團(tuán)場(chǎng)，難以實(shí)施棉花收獲前的適時(shí)揭膜模式。

2）作物苗期揭膜和秋后揭膜結(jié)合回收模式

由于新疆有些地區(qū)播種前氣候寒冷，風(fēng)沙嚴(yán)重，采取了特殊的覆膜方式，收膜難度增加。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師各團(tuán)場(chǎng)播種前地溫較低，為增強(qiáng)地溫，棉田通常采用雙膜覆蓋方式，地膜投入量較大。雙膜覆蓋分“頭層膜”與第二層膜，播種機(jī)完成第二層膜的覆膜種植后，再覆蓋一層膜于農(nóng)田表層，簡(jiǎn)稱“頭層膜”。“頭層膜”主要在播種后12～18 d左右，以人工揭膜進(jìn)行收膜，回收后地膜干凈可利用，“頭層膜”覆膜周期短，便于回收，回收率達(dá)100%；第二層膜為秋后收膜，主要以機(jī)械作業(yè)方式為主，配合人工撿拾的模式，實(shí)現(xiàn)當(dāng)年膜的回收率在93%以上。

3）秋后機(jī)械或人工揭膜回收模式

新疆部分地區(qū)由于水資源缺乏，為保證土壤墑度，難以實(shí)行苗期適時(shí)人工揭膜方式。主要是秋后收膜，采用機(jī)械起膜配合人工撿拾的模式，根據(jù)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)《農(nóng)田殘膜污染治理三年行動(dòng)攻堅(jiān)計(jì)劃》，機(jī)械化回收能達(dá)到65%～80%，人工采取“三撿三平”殘膜回收方式（“三撿三平”方式即在翻地、整地、播種等3種耕作條件時(shí)實(shí)施人工撿拾地膜作業(yè)），兩者結(jié)合回收可實(shí)現(xiàn)當(dāng)年膜的回收率達(dá)93%以上[102]。

4）播種前機(jī)械+人工撿拾回收相結(jié)合的模式

播種前農(nóng)田殘膜回收主要是機(jī)械和人工撿拾回收相結(jié)合的模式，人工撿拾仍是主要的回收方式。新疆各地通過(guò)殘膜回收經(jīng)濟(jì)責(zé)任制度、“三撿三平”農(nóng)田管理工作，保證了當(dāng)年膜回收率達(dá)到93%以上，農(nóng)田地表和地頭殘膜潔凈率達(dá)到100%。通過(guò)“三撿三平”農(nóng)田管理工作、整地機(jī)械加裝釘齒式扎膜輥進(jìn)行扎膜回收，每年可回收歷年殘膜3～6 kg/hm2。

3.4 機(jī)械化回收技術(shù)

可降解地膜技術(shù)仍處于研究階段，降解周期與膜下溫度等技術(shù)問(wèn)題難以解決，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)PE地膜仍是農(nóng)田地膜應(yīng)用的主流[103]，現(xiàn)階段解決PE地膜的機(jī)械化回收問(wèn)題是技術(shù)重點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家普通農(nóng)用覆蓋地膜標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段規(guī)定統(tǒng)一使用厚度大于0.01 mm，機(jī)械化作業(yè)主要針對(duì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以上當(dāng)季地膜的回收。按農(nóng)藝要求劃分，新疆農(nóng)田殘膜機(jī)械化回收作業(yè)可分為播前耕層殘膜、苗期地膜以及秋后當(dāng)季殘膜等3類機(jī)械化回收技術(shù)。播前耕層殘膜回收技術(shù)是指春耕播種前，利用摟、扎的方式對(duì)土壤中碎膜進(jìn)行清理性回收，以減少耕作層土壤中殘膜對(duì)作物的生長(zhǎng)影響。主要通過(guò)在整地機(jī)后加裝各類摟膜、扎膜輥機(jī)械裝置，整地的同時(shí)完成對(duì)土壤層殘膜及田間雜物的清理，其作業(yè)耕深約為5 cm。隨著耕層殘膜回收技術(shù)的重視，2017年，Zhang等[104]研制了旋耕釘齒式耕層殘膜回收機(jī)，作業(yè)深度為0～15 cm，試驗(yàn)時(shí)回收率為50%以上；2018年，羅凱等[105]研制了鏈篩式耕層殘膜回收機(jī)，作業(yè)深度達(dá)到11.7 cm，最優(yōu)殘膜回收效度達(dá)到80%以上。

苗期地膜回收技術(shù)是指在棉花澆頭水前[106]，完成對(duì)邊膜的回收，邊膜是地膜覆蓋時(shí)，兩壟邊入土覆蓋的地膜，一般寬度為10 cm，此部分地膜受田間機(jī)械作業(yè)反復(fù)壓實(shí)影響，秋后回收難度較大，提前回收可減少秋后回收難度。受水資源影響，中間膜在南疆地區(qū)水資源緊張的區(qū)域，一般不在苗期回收。

秋后當(dāng)季殘膜機(jī)械化回收技術(shù)是在秋后棉花采摘完成后，對(duì)當(dāng)年投入的地膜進(jìn)行回收。秋后地膜經(jīng)歷一個(gè)耕作周期，老化嚴(yán)重，力學(xué)性能較低，加上田間作物秸稈、土塊等雜物的影響，回收難度較大。新疆農(nóng)墾科學(xué)院研制出4SJ-1.6型等一系列棉桿粉碎還田、殘膜回收利用的秋后殘膜聯(lián)合作業(yè)機(jī)[107]。為了提高地膜回收率，張惠友等[108-109]設(shè)計(jì)了鏈齒式殘膜回收機(jī)，能快速回收表層地膜，回收率達(dá)到85%以上；王吉奎等[110-112]設(shè)計(jì)了多種型號(hào)的棉桿粉碎還田、殘膜回收的聯(lián)合作業(yè)機(jī)?，F(xiàn)有的殘膜回收機(jī)起膜部件主要有伸縮桿齒式、彈齒式、摟耙式等機(jī)型[113-114]，但存在回收率較低，實(shí)際回收率為65%～80%，回收殘膜含雜率高，回收后殘膜再利用難度大等問(wèn)題。

4 農(nóng)田殘膜污染治理存在主要問(wèn)題

4.1 缺少系統(tǒng)性的綜合治理技術(shù)

從新疆殘膜污染治理現(xiàn)狀來(lái)看，各類治理技術(shù)均有應(yīng)用，但并未取得較好效果。殘膜污染問(wèn)題是集農(nóng)機(jī)農(nóng)藝、地膜工藝、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)環(huán)境等多學(xué)科交叉的系統(tǒng)性問(wèn)題，單一的解決方式難以形成有效治理。殘膜回收及殘膜再加工利用產(chǎn)業(yè)沒(méi)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)戶、農(nóng)機(jī)企業(yè)參與積極性不高，需要政策上引導(dǎo)。新疆受地域環(huán)境制約，有限的水資源條件下需經(jīng)營(yíng)大量農(nóng)田，加上膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，大量的地膜、滴灌帶等使農(nóng)戶種植成本增高，據(jù)調(diào)查，阿克蘇地區(qū)棉花種植物化成本約為3.45萬(wàn)元/hm2，高種植成本投入使地膜可調(diào)整的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本空間有限[115]。如何針對(duì)區(qū)域特點(diǎn)合理安排作物種植模式，合理設(shè)置殘膜回收方式等均是多學(xué)科交叉的綜合性問(wèn)題，僅僅依靠單純的機(jī)械方式回收或僅依靠農(nóng)藝措施改變均難以解決殘膜污染問(wèn)題。

4.2 殘膜機(jī)械化回收作業(yè)效果有待提升

從現(xiàn)有農(nóng)田殘膜回收機(jī)械來(lái)看，新疆在研究殘膜回收技術(shù)及其機(jī)具方面有長(zhǎng)足進(jìn)步，但目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的殘膜回收機(jī)作業(yè)效果一般，主要表現(xiàn)在作業(yè)可靠性差，殘膜回收率低，回收后殘膜含雜率高，難以加工再利用。因此，不能完全解決目前嚴(yán)重的殘膜污染與回收殘膜資源化利用的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）當(dāng)季殘膜回收率較低

現(xiàn)有的幾種殘膜回收機(jī)的應(yīng)用情況表明，殘膜回收率在65%～80%之間，回收效果較差。由于棉田從管理至采摘期間機(jī)動(dòng)車和農(nóng)具反復(fù)碾壓，造成地膜破損嚴(yán)重，回收難度大。秋后殘膜回收機(jī)作業(yè)后，仍存在大量的地膜殘留在農(nóng)田土壤中，在來(lái)年開(kāi)春播種前需要進(jìn)行多道殘膜回收機(jī)來(lái)回作業(yè)，仍產(chǎn)生較多的殘膜碎片，引起耕層殘膜的累積。其中，地膜力學(xué)性能差是造成機(jī)械回收難的主要因素。

2）殘膜與秸稈等雜物的分離困難

殘膜和殘茬分離一直是困擾殘膜回收加工再利用的關(guān)鍵性問(wèn)題，現(xiàn)有殘膜回收機(jī)回收后的殘膜含有大量棉桿殘茬及田間雜物，回收加工難度大，殘膜回收企業(yè)不愿回收，用戶也缺少買賣意愿，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)殘膜的回收加工再利用。只有將殘膜與田間雜物有效分離，才能加工再利用，實(shí)現(xiàn)好的經(jīng)濟(jì)效益，而對(duì)于無(wú)法分離的殘膜混合物，農(nóng)戶只能采用填埋土壤、拋棄田間地頭或焚燒造成嚴(yán)重的殘膜二次污染。

3）耕層殘膜回收困難

目前，殘膜回收主要針對(duì)當(dāng)年膜的回收，對(duì)于每年不斷積累的土壤中的歷年殘膜，缺少解決方法。耕層殘膜大多為4～25 cm2的碎片，通過(guò)水肥遷移與土壤緊密結(jié)合，影響土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤物理性能變化。這類殘膜難以回收，目前采用機(jī)械作業(yè)的方式，殘膜回收率低，試驗(yàn)條件下低于50%，實(shí)際作業(yè)時(shí)殘膜回收率更低。并且，耕層殘膜回收一般采用在耕層對(duì)土壤與殘膜進(jìn)行篩分作業(yè)，作業(yè)效率低，拖拉機(jī)能耗較大，耕層殘膜回收仍是機(jī)械化作業(yè)的難點(diǎn)問(wèn)題。

總之，只有回收的殘膜實(shí)現(xiàn)了資源化利用，殘膜污染治理問(wèn)題才算真正得到解決。

4.3 缺少系統(tǒng)的農(nóng)藝措施

新疆殘膜污染問(wèn)題一直從機(jī)械回收的角度提出解決措施，導(dǎo)致了殘膜污染綜合治理的片面性。從農(nóng)藝角度，針對(duì)新疆各區(qū)域的自然氣候特點(diǎn)，提出適宜于當(dāng)?shù)氐淖魑锓N植模式，適當(dāng)減少覆膜種植面積，對(duì)一部分特別干旱地區(qū)采取退耕還林或轉(zhuǎn)變成林果業(yè)發(fā)展；針對(duì)不同作物，研究新的種植模式，減少地膜使用。

4.4 缺少系統(tǒng)的殘膜污染區(qū)域監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系

殘膜污染治理需明確責(zé)任主體[116]，責(zé)任主體人的殘膜污染程度考核需有可行的評(píng)價(jià)辦法與第三方快速監(jiān)測(cè)方法。現(xiàn)有的殘膜污染分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采取全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即75 kg/hm2，新疆是全國(guó)污染最嚴(yán)重地區(qū)之一，大部分農(nóng)田均超過(guò)該污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致治理缺乏重點(diǎn)，不利于新疆主要農(nóng)田的殘膜污染防治。另外，對(duì)農(nóng)田殘膜污染監(jiān)測(cè)采用傳統(tǒng)的人工取樣方法，該方法存在取樣周期長(zhǎng)、取樣單位存在主觀意愿，且每個(gè)農(nóng)田的殘膜分布不均勻，使取樣的數(shù)據(jù)精度不高。因此，建立系統(tǒng)的區(qū)域評(píng)價(jià)方法和開(kāi)發(fā)農(nóng)田快速監(jiān)測(cè)技術(shù)也是理治的關(guān)鍵。

5 殘膜污染防控策略

5.1 制定殘膜污染綜合治理相關(guān)法律法規(guī)，政策上予以引導(dǎo)

殘膜污染是塑料殘留污染的一種，污染治理需要長(zhǎng)期的政策性支持。新疆農(nóng)田殘膜污染綜合治理應(yīng)該按照“遏制增量，減少存量”的原則，加強(qiáng)行政推動(dòng)，支持社會(huì)與企業(yè)各界參與，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田殘膜資源化循環(huán)利用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

首先，應(yīng)確立土地經(jīng)營(yíng)者為農(nóng)田殘膜污染治理的主體，應(yīng)當(dāng)有保護(hù)和保養(yǎng)耕地的義務(wù)，應(yīng)及時(shí)回收農(nóng)田殘膜并按要求交送指定地點(diǎn)，防止農(nóng)田殘膜對(duì)土地的污染。其次，應(yīng)建立農(nóng)用地膜生產(chǎn)、使用、回收、再利用的農(nóng)田殘膜污染治理長(zhǎng)效機(jī)制，明確污染管理職責(zé)，解決農(nóng)田殘膜污染綜合治理主體缺位、監(jiān)管缺失的問(wèn)題。最后，應(yīng)制定農(nóng)田殘膜回收作業(yè)規(guī)程，明確農(nóng)田殘膜回收作業(yè)時(shí)間、作業(yè)機(jī)具、作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)收費(fèi)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等，將農(nóng)田殘膜污染治理作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程中必不可少的農(nóng)藝措施，最大限度減少殘膜對(duì)土壤的污染。

5.2 把握好農(nóng)機(jī)-農(nóng)藝-農(nóng)膜相結(jié)合的新理念

殘膜污染是一個(gè)系統(tǒng)工程，解決殘膜污染的關(guān)鍵問(wèn)題要從農(nóng)用機(jī)械、農(nóng)藝措施、農(nóng)用地膜本身出發(fā)，綜合三者之間的影響關(guān)系。以棉花作物為例，首先要從地膜性能入手，采用既符合于覆膜種植要求，又適宜于地膜機(jī)械化回收、具有較好力學(xué)性能的耐候型地膜；其次，要結(jié)合農(nóng)藝要求，針對(duì)各區(qū)域種植條件與特點(diǎn)，相適應(yīng)地制定耕層殘膜回收、苗期邊膜回收以及秋后秸稈粉碎殘膜回收方式；最后，農(nóng)用機(jī)械要根據(jù)地膜性能、土壤條件、棉田環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升回收性能。

5.3 開(kāi)發(fā)殘膜機(jī)械回收技術(shù)及裝備，加大耕層殘膜的分級(jí)治理

應(yīng)對(duì)殘膜污染進(jìn)行合理分級(jí)，并針對(duì)污染級(jí)別，土壤中不同土層殘膜分布開(kāi)展分級(jí)治理。對(duì)于污染較重的農(nóng)田，應(yīng)開(kāi)展全耕層殘膜回收機(jī)具作業(yè)，加大殘膜清理力度，對(duì)污染嚴(yán)重的農(nóng)田可以增加作業(yè)次數(shù)，有效回收耕層殘膜。對(duì)于污染較輕的農(nóng)田，應(yīng)重點(diǎn)清除0～10 cm土層殘膜，控制殘膜污染的當(dāng)年增量；對(duì)于中度污染農(nóng)田，應(yīng)避免殘膜污染的進(jìn)一步惡化，控制殘膜殘留量的增加。

重點(diǎn)創(chuàng)新全耕層地膜回收機(jī)具，解決全耕層地膜回收機(jī)具的技術(shù)難題；完善0～20 cm耕層殘膜回收機(jī)具性能，提高可靠性和工作效率，全面推廣應(yīng)用；針對(duì)當(dāng)季地膜回收機(jī)具作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量不能滿足農(nóng)藝要求的難題，以發(fā)展高能效、高效率農(nóng)機(jī)產(chǎn)品為目標(biāo)，以提高當(dāng)季地膜回收率達(dá)到90%以上。

重點(diǎn)解決農(nóng)田殘膜回收后無(wú)處存放、隨意堆放和污染環(huán)境的難題。在新疆各農(nóng)場(chǎng)建立殘膜回收集中收購(gòu)點(diǎn)與堆放點(diǎn)，引導(dǎo)企業(yè)投資建設(shè)農(nóng)田殘膜回收網(wǎng)點(diǎn)和回收加工再利用工廠，實(shí)施農(nóng)田殘膜資源化利用，促進(jìn)農(nóng)田殘膜綜合利用和無(wú)害化處理。

5.4 研究新型地膜與可降解地膜，突破地膜技術(shù)的瓶頸

研究新型高強(qiáng)度耐候型地膜，在地膜厚度、質(zhì)量不增加的前提下，提高地膜的力學(xué)性能，部分替代普通PE地膜，提高地膜的回收率，有效遏制增量，解決現(xiàn)階段普通PE地膜回收難題。加大可降解地膜的技術(shù)研發(fā)，應(yīng)積極試點(diǎn)探索各類可降解膜的推廣運(yùn)行模式，將地膜的安全性放在首位，結(jié)合作物特點(diǎn)，探索新疆各區(qū)域、不同氣候條件下可降解膜的應(yīng)用評(píng)價(jià)。

應(yīng)積極探索微塑料的影響機(jī)制與生物降解方法，對(duì)于土壤中殘留的直徑小于1 mm的微塑料殘留，應(yīng)探索其形成詳細(xì)過(guò)程，研究土壤中微塑料生物降解技術(shù)，提前預(yù)防微塑料的危害。

5.5 研究創(chuàng)新栽培模式，分作物、類別應(yīng)用地膜

研究新型栽培模式，突破工廠化育苗移栽技術(shù)、無(wú)膜栽培技術(shù)、夏季揭膜栽培技術(shù)，形成適合于新疆氣候特點(diǎn)的棉花、玉米等主要作物的新型栽培模式，從源頭上探索控制污染的途徑。針對(duì)區(qū)域和作物生長(zhǎng)特點(diǎn)，分作物、分類別研究無(wú)膜種植或少膜種植技術(shù)。例如，新疆伊犁地區(qū)降雨量充足，青貯玉米、油菜等作物采用無(wú)膜栽培，其農(nóng)作收益與覆膜種植相差較小，這類作物可以應(yīng)用無(wú)膜栽培技術(shù)；食葵、籽瓜、西紅柿等可采用生物降解地膜來(lái)替代；棉花作物可根據(jù)各區(qū)域水資源與氣候特點(diǎn)，靈活應(yīng)用地膜技術(shù)，制定各類田間回收方法，減少新疆區(qū)域地膜投入量，加大機(jī)械化回收力度，降低土壤中殘膜存量。

6 結(jié) 論

1）農(nóng)田殘膜污染是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。新疆農(nóng)田區(qū)域特征明顯，是中國(guó)典型的覆膜種植區(qū)域，也是殘膜污染的重災(zāi)區(qū)，現(xiàn)階段仍存在進(jìn)一步擴(kuò)大污染的可能，殘膜污染治理任重道遠(yuǎn)。農(nóng)田殘膜污染治理離不開(kāi)農(nóng)田的使用者，在政策面上應(yīng)該建立有效引導(dǎo)機(jī)制，監(jiān)控農(nóng)田殘膜污染情況，規(guī)范農(nóng)用地膜的使用與回收再利用，把握農(nóng)機(jī)-農(nóng)藝-農(nóng)膜相結(jié)合理念，實(shí)現(xiàn)殘膜污染治理的可循環(huán)模式。

2）現(xiàn)階段PE地膜仍是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要應(yīng)用方式，解決殘膜污染問(wèn)題需要機(jī)械化回收來(lái)進(jìn)行解決。在機(jī)械化回收問(wèn)題上，應(yīng)該堅(jiān)持“遏制增量，減少存量”的方針，首先確保當(dāng)季地膜的有效回收，采取人工+機(jī)械的作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)當(dāng)季地膜回收率超過(guò)90%以上，降低殘膜增量；其次，加大耕層殘膜回收力度，開(kāi)發(fā)高性能的耕層殘膜回收機(jī)，減少耕層土壤中的殘膜存量；最后，開(kāi)展多種模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合，逐步治理殘膜污染。

3）可降解地膜是未來(lái)能有效解決殘膜污染的主要方法，現(xiàn)階段可降解地膜仍有待進(jìn)一步研究，針對(duì)新疆的自然環(huán)境，在技術(shù)上研發(fā)具有一個(gè)生育周期有效降解，又能滿足PE地膜功能的全生物降解地膜是未來(lái)的熱點(diǎn)方向。

4）殘膜污染是全世界塑料污染在土壤中一種方式，農(nóng)田殘膜污染問(wèn)題是多學(xué)科交叉的系統(tǒng)工程問(wèn)題，需長(zhǎng)期持續(xù)關(guān)注與思考。治理新疆農(nóng)田殘膜污染問(wèn)題，應(yīng)該結(jié)合新疆區(qū)域特點(diǎn)，把握農(nóng)田殘膜污染問(wèn)題的來(lái)源、殘膜污染的現(xiàn)狀與空間分布特點(diǎn)以及農(nóng)田殘膜污染治理技術(shù)中存在問(wèn)題，探索殘膜污染治理的新方法。

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Current situation and control strategies of residual film pollution in Xinjiang

Hu Can1,2, Wang Xufeng2, Chen Xuegeng3※, Tang Xiuying1, Zhao Yan3,Yan Changrong4

(1.,,100083,; 2.,,843300,; 3.,,832000,; 4.,,,100081,)

Plastic pollution has become a global environmental concern and residual plastic films resulted from agricultural production played a significant part in it. Xinjiang in China is a region of 160 million hectares and its agricultural production is mainly in the proximal areas of the Taklamakan desert - the second largest desert in the world. Rainfall in Xinjiang is scanty but sunshine is abundant. For reducing evaporation, therefore, approximately 3.478 million hm2of croplands in Xinjiang is mulched annually by over 200,000 tons of plastic films, making Xinjiang the most contaminated region by residual plastic films in China. In this paper, we analyzed the distribution of residual plastic films in croplands in Xinjiang based on literature review, consulting and field surveys. The results showed that the residual plastic films in soil were found mainly in three layers: soil surface, 0-12 cm and 12-30 cm layers, among which 6%-8.33% was on the soil surface, 53.99%-68% in 0-12 cm layer and 26%-37.68% in 12-30 cm layer. We also analyzed the reasons behind residual film pollution, including costs of the mulch film, its mechanical properties and factors affecting its recovery. Comprehensive technologies for alleviating residual film pollution in Xinjiang were evaluated, which include improving agronomic control, using degradable films and improving film recycling. We also discussed the difficulties faced by implementation of these technologies, especially in integrating agricultural machinery and agronomical technology, mechanical recovery of the films, and systems to monitor and evaluate the residual film pollution. To ameliorate the film contamination, legal regulation for improving treatment of residual film pollution should be mandatory and new technique of integrating agricultural machinery-agronomy-agricultural film should be developed. In addition to these, methods such as boosting residual film degradation in soil, developing new plastic film, and innovating strategies to prevent and control residual film pollution, should be sought. Currently, PE mulch is still the main application in agricultural production and future research should focus on developing new degradable mulch to replace the PE mulch. In summary, mitigating residual film pollution in croplands in Xinjiang should follow 1) “restraining the increase in film production, and reducing the film stock”, 2) increasing mechanical recovery, standardizing film, optimizing cropping systems, and establishing recycling systems.

films; recycling; pollution; comprehensive treatment; prevention and control strategy

胡 燦，王旭峰，陳學(xué)庚，湯修映，趙 巖，嚴(yán)昌榮. 新疆農(nóng)田殘膜污染現(xiàn)狀及防控策略[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(24)：223－234. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.027 http://www.tcsae.org

Hu Can,Wang Xufeng, Chen Xuegeng, Tang Xiuying, Zhao Yan,Yan Changrong. Current situation and control strategies of residual film pollution in Xinjiang[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 223－234. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.027 http://www.tcsae.org

2019-04-11

2019-12-02

兵團(tuán)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019AB007）；兵團(tuán)重大科技項(xiàng)目（2018AA001-3）；國(guó)家自然科學(xué)基金（11562019）

胡 燦，講師，博士生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。Email：hucanboy1@qq.com

陳學(xué)庚，中國(guó)工程院院士，研究員，主要從事棉花生產(chǎn)機(jī)械化和殘膜污染治理研究。Email：chenxg130@ sina.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.027

S19

A

1002-6819(2019)-24-0223-12